(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チェーンカッター方式掘削装置を用いて地中に複数の杭材を連続的に埋設する杭材埋設方法であって、
既に地中に埋設された既設の杭材に隣接する位置に掘削孔を掘削するように前記チェーンカッター方式掘削装置を配置し、次いで、前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を支点にして、そのチェーンカッター方式掘削装置の上端側を前記既設の杭材から離間させることで前記チェーンカッター方式掘削装置を傾斜させ、更に、前記既設の杭材と前記チェーンカッター方式掘削装置との間から新たな杭材を前記既設の杭材に沿って地中に埋設することで、その新たに埋設された杭材によって前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を押し出して、次の掘削孔を掘削することを特徴とする杭材埋設方法。
【請求項２】
前記チェーンカッター方式掘削装置は、新たな杭材を前記既設の杭材に沿って地中に案内する案内部材を備えており、
地中に埋設される新たな杭材が前記案内部材を押して、前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を押し出して、前記チェーンカッター方式掘削装置の配置をその新たに埋設された杭材に沿わせることで、前記チェーンカッター方式掘削装置が掘削孔を掘削することを特徴とする請求項１に記載の杭材埋設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭材埋設方法に係り、特に、地中に複数の杭材を連続的に埋設する杭材埋設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チェーンカッター式の掘削装置を用いて地盤に形成した掘削孔に杭材を埋入し、その埋入した杭材に並ぶ位置に次の掘削孔を形成して杭材を埋入することを繰り返して、複数の杭材を地中に連続的に埋設する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−２５５１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の場合、埋設する杭材毎に掘削孔を形成するため、その掘削孔を掘削する度に掘削装置を地中から引き抜いて、次の掘削位置に掘削装置を移動させなければならず、その杭材の埋設作業は煩雑なものとなってしまい、その埋設作業に時間を要してしまうことがあるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、より効率的に杭材を地中に埋設することができる杭材埋設方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
チェーンカッター方式掘削装置を用いて地中に複数の杭材を連続的に埋設する杭材埋設方法であって、
既に地中に埋設された既設の杭材に隣接する位置に掘削孔を掘削するように前記チェーンカッター方式掘削装置を配置し、次いで、前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を支点にして、そのチェーンカッター方式掘削装置の上端側を前記既設の杭材から離間させることで前記チェーンカッター方式掘削装置を傾斜させ、更に、前記既設の杭材と前記チェーンカッター方式掘削装置の上端側との間から新たな杭材を前記既設の杭材に沿って地中に埋設することで、その新たに埋設された杭材によって前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を押し出して、次の掘削孔を掘削することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭材埋設方法において
前記チェーンカッター方式掘削装置は、新たな杭材を前記既設の杭材に沿って地中に案内する案内部材を備えており、
地中に埋設される新たな杭材が前記案内部材を押して、前記チェーンカッター方式掘削装置の下端部を押し出して、前記チェーンカッター方式掘削装置の配置を前記既設の杭材に並んで新たに埋設された杭材に沿わせることで、前記チェーンカッター方式掘削装置が掘削孔を掘削することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、既に地中に埋設された既設の杭材に隣接する位置に掘削孔を掘削するようにしてチェーンカッター方式掘削装置を配置した後、そのチェーンカッター方式掘削装置の下端部を支点にして、そのチェーンカッター方式掘削装置の上端側を既設の杭材から離間させるようにチェーンカッター方式掘削装置を傾斜させることについで、その既設の杭材とチェーンカッター方式掘削装置の上端側との間から新たな杭材を既設の杭材に沿って地中に埋設することで、その埋設される杭材がチェーンカッター方式掘削装置の下端部を前方に押し出して、そのチェーンカッター方式掘削装置の前方に次の掘削孔を掘削することができる。
つまり、杭材の埋設に伴い、その杭材に押されるチェーンカッター方式掘削装置が前方に移動しつつ、次の掘削孔を掘削することができるので、掘削孔の先行掘削と杭材の埋設を一連の動作として連続的に行うことができることとなって、より効率的に杭材を地中に埋設することが可能になる。
そして、掘削孔の先行掘削と杭材の埋設との一連の動作を繰り返すことによって、地中に複数の杭材を連続的に埋設することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態たる杭材埋設方法について、図面を参照して説明する。なお、本発明の杭材埋設方法に用いる掘削装置は、略矩形断面の掘削孔を掘削するチェーンカッター方式掘削装置である。
【０００９】
チェーンカッター方式掘削装置１（以下、掘削装置１）は、図１に示すように、上下方向に延在し、テンション調整用シリンダ１１ａを有するフレームポスト１１と、フレームポスト１１の上端に配されて、図示しない駆動モータの駆動により回転する駆動スプロケット１２と、フレームポスト１１の下端に配される従動スプロケット１３と、駆動スプロケット１２と従動スプロケット１３に掛け渡されてフレームポスト１１の外周に沿って配されるエンドレスチェーン１４ａとカッタービット１４ｂとで構成されているチェーンカッター１４と、フレームポスト１１の一方の端面側に配される案内部材であるガイドフレーム１５等を備えて構成されている。
【００１０】
次に、掘削装置１や杭材５０を支えて、その掘削装置１や杭材５０を地中に送り込むための杭圧入機２について説明する。
【００１１】
杭圧入機２は、図２に示すように、既に圧入された杭材５０の上端部を把持する複数（例えば、４つ）のクランプ装置２１・・・を備えたサドル２２と、サドル２２に対して前後動自在なスライドベース２３と、スライドベース２３上で左右に旋回自在なリーダマスト２４と、リーダマスト２４の前面に昇降自在に取り付けられて杭材５０や掘削装置１を保持するチャック装置２５と、リーダマスト２４に対してチャック装置２５を昇降駆動するメイン油圧シリンダ２６と、掘削装置１に接続する油圧ホースや電源ケーブルなどを巻回しているリール装置２７等を備えている。
【００１２】
この杭圧入機２におけるチャック装置２５は、２つのチャック部２５１、２５２を備えている。
リーダマスト２４に対して離間した配置となる一方のチャック部２５１（第１チャック部２５１）は、杭材５０や掘削装置１を把持するクランプ２５１ａを備えている。この第１チャック部２５１においてクランプ２５１ａは、図２に示すように、第１チャック部２５１に形成されている長溝２５１ｂに沿って上下方向に摺動可能となるように備えられている。なお、第１チャック部２５１のクランプ２５１ａが、長溝２５１ｂに沿って摺動可能とされることと、長溝２５１ｂ内に固定されることとは、所定のロック機構のオン／オフによって切り替えられるようになっている。
また、リーダマスト２４に対して近接した配置となる他方のチャック部２５２（第２チャック部２５２）は、杭材５０や掘削装置１を把持するクランプ２５２ａを備えている。
【００１３】
そして、杭圧入機２は、掘削装置１を挟持したチャック装置２５を下降させることと、掘削装置１を離してチャック装置２５を上昇させることを繰り返すことによって、１ストローク分ずつ掘削装置１を地中に送入することを繰り返して、その掘削装置１が地盤を掘削することで、掘削孔を形成させるようになっている。
また、杭圧入機２は、杭材５０を挟持したチャック装置２５を下降させることと、杭５０を離してチャック装置２５を上昇させることを繰り返すことによって、１ストローク分ずつ杭５０を地中に圧入することを繰り返して、杭５０を地盤に圧入するようになっている。
なお、杭圧入機２の動作は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
【００１４】
次に、掘削装置１と杭圧入機２を用いて、杭材５０を地中に埋設する杭材埋設方法について説明する。ただし、反力杭となる仮設杭５の埋設方法については、従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない
なお、本実施形態において、杭材埋設方法を説明するにあたり、掘削装置１や杭圧入機２の形態変化がわかり易いように、掘削装置１や杭圧入機２を透視した状態を図示した図面を用いている。
【００１５】
まず、図３（ａ）に示すように、杭圧入機２が動作する際に反力を取ることが可能となる所定の仮設杭５上に杭圧入機２を設置する。なお、仮設杭５の設置方法は従来公知のものと同様であるので、ここでは詳述しない。
この杭圧入機２のクランプ装置２１は、仮設杭５の上端を把持して、杭圧入機２の姿勢を安定させている（ステップＳ１）。
【００１６】
次いで、図３（ｂ）に示すように、杭圧入機２のスライドベース２３を進行方向前方に少しスライドさせるとともにチャック装置２５を上昇させた後、クレーンの主フックＦ２で吊り下げた掘削装置１をチャック装置２５内に挿入し、第１チャック部２５１で掘削装置１を挟持する（ステップＳ２）。
この際、掘削装置１のガイドフレーム１５のガイド溝を、仮設杭５の突起部分に合わせて、掘削装置１の位置合わせを行う。
【００１７】
次いで、図３（ｃ）に示すように、杭圧入機２のチャック装置２５の下降と上昇を繰り返すことで、チャック装置２５に保持されている掘削装置１により、１ストローク分ずつ地盤の掘削を行う（ステップＳ３）。
この際、掘削装置１のガイドフレーム１５のガイド溝に、仮設杭５の突起部分を係入するようにして、仮設杭５に対する掘削装置１の姿勢を安定させながら掘削を行う。
また、この時、第１チャック部２５１におけるロック機構がオンにされた状態となっている。ロック機構がオンとは、クランプ２５１ａが長溝２５１ｂを摺動しないように固定され、クランプ２５１ａの回転機構もロックされた状態をいう。
【００１８】
次いで、図３（ｄ）に示すように、地中に連設する杭材５０に対応する所定の深さまで掘削装置１の下端部（具体的には、従動スプロケット１３側）を送り込み、既設の仮設杭５に隣接した位置に掘削孔を形成するようにして、その仮設杭５に隣接した位置に掘削装置１を配置させる（ステップＳ４）。なお、杭材５０は、杭圧入機２によって地中に圧入することになるので、掘削装置１による先行掘削では、排土量１００％となる掘削を行う必要はなく、２０〜３０％を残土として残す程度の掘削でよい。
この際、掘削装置１を支持していたクレーンの主フックＦ２を切り離す。このように、掘削装置１の下側半分以上が地中に送り込まれた状態であって、掘削装置１の上側が杭圧入機２のチャック装置２５に保持されていれば、主フックＦ２の支持がなくても、掘削装置１が転倒してしまうことはない。
【００１９】
次いで、図４（ａ）に示すように、第２チャック部２５２による仮設杭５の挟持を解除して、杭圧入機２のスライドベース２３を進行方向前方にスライドさせ、チャック装置２５を前方に移動させながら、第１チャック部２５１に挟持されている掘削装置１を進行方向に傾斜させつつ前方の地盤を掘削する（ステップＳ５）。
つまり、杭圧入機２のスライドベース２３を進行方向前方にスライドさせてチャック装置２５を前方に移動させることで、掘削装置１の下端部（従動スプロケット１３側）を支点にして、掘削装置１の上端側（駆動スプロケット１２側）を既設の仮設杭５から離間させることで掘削装置１を傾斜させて、その掘削装置１が進行方向に傾斜する際に、掘削装置１の前方の地盤を掘削する。
この際、第１チャック部２５１におけるロック機構はオフにされて、第１チャック部２５１のクランプ２５１ａは回転可能な状態であって、長溝２５１ｂに沿って摺動可能な状態に切り替えられている。
【００２０】
次いで、図４（ｂ）に示すように、チャック装置２５の第１チャック部２５１で掘削装置１を挟持した状態で、そのチャック装置２５を所定量上昇させる（ステップＳ６）。
この際、第１チャック部２５１におけるクランプ２５１ａが長溝２５１ｂの下部に摺接移動するように、チャック装置２５に対して相対的に移動することによって、第１チャック部２５１に挟持されている掘削装置１は移動せず、その掘削装置１の配置はほとんど変わらないようになっている。このように掘削装置１の配置を変化させることがないので、掘削孔の孔壁保護や杭材５０を挿入する際の位置決めが容易となる。
【００２１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、クレーンの主フックＦ２で吊り下げた杭材５０をチャック装置２５内に挿入し、第２チャック部２５２で杭材５０を挟持する（ステップＳ７）。
この際、杭材５０の突起部分を掘削装置１のガイドフレーム１５のガイド溝１５ｃに合わせて、杭材５０と掘削装置１の位置合わせを行う。また、既設の仮設杭５に対しても杭材５０の位置合わせを行う。
【００２２】
次いで、図４（ｄ）に示すように、チャック装置２５の第２チャック部２５２で杭材５０を挟持したまま、チャック装置２５を下降させる（ステップＳ８）。
この際、第１チャック部２５１のクランプ２５１ａは、長溝２５１ｂに沿って摺動可能な状態であるので、クランプ２５１ａが長溝２５１ｂの上方に移動するように、チャック装置２５に対して相対的に摺接移動することによって、第１チャック部２５１に挟持されている掘削装置１の配置はほとんど変わらないようになっている。
そして、図５（ａ）に示すように、更にチャック装置２５を下降させることで、杭材５０を既設の仮設杭５と掘削装置１の間に圧入すると、杭材５０が圧入の分力によって掘削装置１のガイドフレーム１５を押して、掘削装置１の下端部を進行方向前方に押し出す（ステップＳ９）。
つまり、杭材５０に押された掘削装置１は、クランプ２５１ａ部分を軸心に回動するように、掘削装置１の下端部を前方に移動させる。
【００２３】
次いで、図５（ｂ）に示すように、チャック装置２５の第１チャック部２５１が掘削装置１を支持した状態であって、チャック装置２５の第２チャック部２５２が杭材５０を保持した状態で、そのチャック装置２５の下降と上昇を繰り返すことで、１ストローク分ずつ杭材５０を地盤に圧入する（ステップＳ１０）。なお、この際、第１チャック部２５１のクランプ２５１ａが長溝２５１ｂを摺動するだけで、掘削装置１の位置は変化しない。
この圧入の分力によって、杭材５０が掘削装置１のガイドフレーム１５を押して、その杭材５０に押された掘削装置１は、クランプ２５１ａ部分を軸心に回動するように、掘削装置１の下端部を前方に移動させつつ地盤を掘削する。そして、掘削装置１は、前方への掘削を行いつつ、その姿勢を地盤面に対して垂直に近付けていく。この際、第１チャック部２５１におけるロック機構はオフにされて、第１チャック部２５１のクランプ２５１ａは回転可能な状態であって、長溝２５１ｂに沿って摺動可能な状態に切り替えられている。
【００２４】
そして、図５（ｃ）に示すように、杭材５０が地中に半分程度圧入されて、杭材５０が転倒しない支持力で支えられるようになった際に、杭圧入機２のクランプ装置２１が把持した仮設杭５の上端を放し、さらに、チャック装置２５が杭材５０と掘削装置１を挟持したまま、チャック装置２５を下降させる動作によって杭圧入機２の本体（クランプ装置２１、サドル２２、スライドベース２３、リーダマスト２４、リール装置２７）を相対的に上昇させ、杭圧入機２の本体をチャック装置２５側に引き付けるようにして、杭圧入機２の本体を上方に引き上げる（ステップＳ１１）。
次いで、図６（ａ）に示すように、スライドベース２３をスライドさせて、杭圧入機２のクランプ装置２１をチャック装置２５側に移動させる（ステップＳ１２）。
次いで、図６（ｂ）に示すように、チャック装置２５が杭材５０と掘削装置１を挟持した状態で、チャック装置２５を上昇させる動作によって杭圧入機２の本体を相対的に下降させ、杭圧入機２を仮設杭５の上端に設置し、クランプ装置２１でその仮設杭５の上端を把持する（ステップＳ１３）。このように、杭圧入機２が前進する。
【００２５】
次いで、図６（ｃ）に示すように、チャック装置２５の第１チャック部２５１が掘削装置１を支持した状態であって、チャック装置２５の第２チャック部２５２が杭材５０を保持した状態で、そのチャック装置２５の下降と上昇を繰り返すことで、１ストローク分ずつ杭材５０を地盤に圧入して、杭材５０を所定の深さに埋設する（ステップＳ１４）。
なお、杭材５０の埋設完了後、主フックＦ２を杭材５０から切り離す。
【００２６】
次いで、図６（ｄ）に示すように、第２チャック部２５２による杭材５０の挟持を解除して、杭圧入機２のスライドベース２３を進行方向前方にスライドさせ、チャック装置２５を前方に移動させながら、第１チャック部２５１に挟持されている掘削装置１を進行方向に傾斜させつつ前方の地盤を掘削する（ステップＳ１５）。
ここで、杭材５０を仮設杭５と読み替えると、ステップＳ５と同様になる。ゆえに、その後のステップは、ステップＳ５〜Ｓ１３の仮設杭５を杭材５０に読み替える動作を繰り返し行っていく。この動作を繰り返すことによって、複数の杭材５０を地中に連続的に埋設することができる。
そして、所望する杭材５０の本数分、ステップを繰り返すことにより、所定本数の杭材５０を連設してなる壁構造物を構築することができる。
【００２７】
以上のように、本発明に係る杭材埋設方法によれば、既に地中に埋設された既設の杭材５０に隣接する位置に掘削孔を掘削するようにして掘削装置１を配置した後、掘削装置１の下端部を支点にして、その掘削装置１の上端側を既設の杭材５０から離間させるように掘削装置１を傾斜させるとともに、その既設の杭材５０と掘削装置１の上端側との間から新たな杭材５０を地中に圧入することで、その圧入される杭材５０がガイドフレーム１５を押すようにして掘削装置１の下端部を前方に押し出して、その掘削装置１の前方に次の掘削孔を掘削することができる。
つまり、杭材５０の圧入に伴い、その杭材５０に押される掘削装置１が前方に移動しつつ、次の掘削孔を掘削することができるので、掘削孔の先行掘削と杭材５０の圧入を一連の動作として連続的に行うことができることとなって、より効率的に杭材５０を地中に埋設することが可能になる。
そして、掘削孔の先行掘削と杭材５０の圧入との一連の動作を繰り返すことによって、地中に複数の杭材５０を連続的に埋設することができ、所定本数の杭材５０を連設してなる壁構造物を構築することができる。
【００２８】
特に、掘削装置１は圧入される杭材５０に押されて前方に移動し、その移動方向前方の地盤を掘削することができるので、この掘削装置１を移動させるための移動駆動手段は、本実施形態のように、杭材５０の埋設位置において掘削装置１を支えることができる杭圧入機２のような機器であればよいため、その掘削装置１を移動させるために大型で特殊な移動駆動手段（例えば、キャタピラー駆動で移動するベースマシンなど）を備える必要がないメリットがある。
【００２９】
また、この杭材埋設方法によれば、掘削装置１による掘削孔の先行掘削と杭材５０の圧入を連続的に行うことができるので、その掘削孔に杭材５０が圧入される直前まで、掘削孔の孔壁面を掘削装置１が押さえていることになるため、孔壁面が崩落し掘削孔が崩壊してしまうトラブルを低減することができる。
なお、杭材５０は、杭圧入機２によって地中に圧入されるため、掘削装置１による先行掘削では、排土量１００％となる掘削を行う必要は無いので、孔壁面が崩落しにくいように２０〜３０％を残土として残すような掘削を行えばよい。また、掘削装置１により形成する掘削孔の断面形状は、杭材５０の断面積より小さなサイズの断面形状とするように最低限の大きさとして、その孔壁面が崩落しにくくなるようにしてもよい。
【００３０】
また、この杭材埋設方法において使用する掘削装置１は、杭材５０に対応する所定の深さに配置した際に、その掘削装置１の下側半分以上が地中に埋もれたような状態となり、地盤中でその姿勢が支えられることとなるので、掘削孔の掘削中に掘削装置１が転倒してしまうようなトラブルは起こり難く、その危険性を低減することができる。
また、掘削装置１は、杭材５０に応じた深さの掘削孔を掘削する際に、半分以上地中に埋もれた状態で移動するため、その掘削装置１の上端位置を低くした状態で杭材埋設作業を行うことができるので、杭材埋設作業箇所の上方に高架等の障害物があるなど高さ制限があるような場合でも、好適に作業を行うことができる。
【００３１】
また、掘削装置１は、チェーンカッター１４を循環駆動して地盤の掘削を行うチェーンカッター方式の掘削装置であり、地上部分に表出するチェーンカッター１４を視認することができるので、そのチェーンカッター１４におけるカッタービット１４ｃ（掘削爪）の磨耗や異常などの確認を行いやすい。つまり、掘削爪（オーガビット）が地中の下端部に配置されているオーガ装置などの掘削機器に比べて、チェーンカッター方式の掘削装置１は、カッタービット１４ｃ（掘削爪）の交換などのメンテナンスを行いやすく、カッタービット１４ｃを交換する場合にも掘削装置１を地中から引き抜く必要が無いので、掘削作業を継続して行いやすい。
【００３２】
なお、以上の実施の形態においては、杭材５０を鉄筋コンクリート製の杭材としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、各種鋼材製の杭材や、鋼材と鉄筋コンクリートとのように複数の異なる材質の部材を組み合わせた複合材からなる杭材であってもよい。
【００３３】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る杭材埋設方法に用いる掘削装置を示す側面図である。
【図２】本発明に係る杭材埋設方法に用いる杭圧入機を示す側面図であり、チャック装置下降時（ａ）と、チャック装置上昇時（ｂ）を示している。
【図３】本発明に係る杭材埋設方法に関する説明図であり、第１段階（ａ）、第２段階（ｂ）、第３段階（ｃ）、第４段階（ｄ）を示している。
【図４】本発明に係る杭材埋設方法に関する説明図であり、第５段階（ａ）、第６段階（ｂ）、第７段階（ｃ）、第８段階（ｄ）を示している。
【図５】本発明に係る杭材埋設方法に関する説明図であり、第９段階（ａ）、第１０段階（ｂ）、第１１段階（ｃ）を示している。
【図６】本発明に係る杭材埋設方法に関する説明図であり、第１２段階（ａ）、第１３段階（ｂ）、第１４段階（ｃ）、第１５段階（ｄ）を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１      掘削装置（チェーンカッター方式掘削装置）
１１    フレームポスト
１２    駆動スプロケット
１３    従動スプロケット
１４    チェーンカッター
１５    ガイドフレーム（案内部材）
２      杭圧入機
２１    クランプ装置
２２    サドル
２３    スライドベース
２４    リーダマスト
２５    チャック装置
２６    メイン油圧シリンダ
２７    リール装置
２５１  第１チャック部
２５１ａ  クランプ
２５１ｂ  長溝
２５２  第２チャック部
２５２ａ  クランプ
５０    杭材
５      仮設杭
【図１】
0005130036.tif 000002
【図２】
0005130036.tif 000003
【図３】
0005130036.tif 000004
【図４】
0005130036.tif 000005
【図５】
0005130036.tif 000006
【図６】
0005130036.tif 000007